Immunsystem – Biologie Definition
Als Immunsystem wird das Abwehrsystem eines Organismus bezeichnet. Dieses verteidigt einen Organismus gegen äußere Eindringlinge und körperfremde Stoffe wie Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten (Pathogene). Außerdem schützt das Immunsystem vor körperfremden Substanzen, wie Schwermetallen oder fehlerhaften körpereigenen Zellen. Das Immunsystem wird daher auch als Immunabwehr bezeichnet.
Allgemein findet beim Immunsystem eine Unterscheidung zwischen Selbst und Nicht-Selbst statt, wobei das Immunsystem im Idealfall nur auf Nicht-Selbst-Moleküle, die nicht dem Organismus angehören, reagiert. Alle Merkmale körperfremder Eindringlinge, die Immunreaktionen auslösen, werden als Antigene bezeichnet. Dabei werden die Oberflächenstrukturen der Antigene vom Immunsystem als körperfremd erkannt.
Immunsystem – Funktion
Da sich in der Umwelt eine große Vielfalt an infektiösen und schädlichen Erregern befindet, die in der Lage sind, bei einem Wirt eine Schädigung oder sogar seine Tötung zu erzielen, besteht bei höheren Lebewesen die Notwendigkeit eines gut organisierten Abwehrsystems.
Insbesondere ist ein gutes Immunsystem aufgrund des inneren Milieus vielzelliger Organismen notwendig, da dieses einen guten Nährboden für körperfremde Krankheitserregern bietet. Ihr Einfluss auf die Stoffwechselvorgänge des Organismus sind erheblich. Aber auch fehlerhafte körpereigene Zellen stellen eine Bedrohung für den Organismus dar. Da entartete Zellen zum Beispiel zur Tumorbildung beitragen, ist eine frühzeitige Bekämpfung durch das Immunsystem notwendig.
Immunsystem – Zusammenfassung
Die Reaktion des Immunsystems auf fremde Organismen oder Substanzen bezeichnet man als Immunantwort. Hierzu zählen ebenfalls Substanzen, die fälschlicherweise als “fremd” identifiziert wurden.
Allgemein kann man die Immunantwort in zwei Kategorien unterteilen:
- die unspezifische, angeborene Immunabwehr
- die spezifische, adaptive Immunabwehr
Nur Organismen mit einer Wirbelsäule besitzen ein ausgeprägtes Immunsystem, mitsamt spezifischer und unspezifischer Immunreaktion. Wirbellose Tiere hingegen haben kein ausgeprägtes Immunsystem. Sie verfügen ausschließlich über die angeborene Immunreaktion.
Immunsystem – unspezifische Immunabwehr
Bei der unspezifischen Immunabwehr handelt es sich um die erste, schnelle Abwehrreaktion auf Erreger. Diese erste Immunreaktion ist bei allen Tieren angeboren. Sie bietet daher von Geburt an einen “Basisschutz” des Immunsystems.
Teilweise reicht die natürliche Immunabwehr aus, um eine Schädigung des Körpers durch Erreger zu verhindern. Wenn es jedoch trotzdem zu einer Erkrankung kommt, dann wird das adaptive Immunsystem aktiviert.
Schutzbarrieren des Körpers
Einen großen Teil der angeborenen Immunabwehr stellen die äußeren Schutzbarrieren des Körpers dar, die ein chemisches oder mechanisches Eindringen von körperfremden Stoffen und Substanzen verhindern.
Zu den Schutzbarrieren zählt unter anderem die Haut, die durch ihr Talgdrüsensekret eine erste Schutzschicht gegen infektiöse Erreger und Substanzen aufweist. Außerdem bilden die Nasen- und Rachenschleimhaut, sowie die Flimmerhärchen in den Luftwegen, eine weitere Barriere. Auch die Mandeln können durch ihre Lage Krankheitserreger abwehren, die über die Nase und den Mund eindringen. Im Körper kann die Magensäure oder Spermin in der Samenflüssigkeit weitere Erreger abwenden.
Zellen Immunsystem
Zum angeborenen Immunsystem zählen zudem die Phagozyten und die natürlichen Killerzellen. Sie sind Zellen des Immunsystems und entstammen den blutbildenden Stammzellen des Knochenmarks, den “Leukozyten”.
Die Phagozyten, dazu zählen die Granulozyten, die Monozyten und die Makrophagen, haben die Aufgabe, die Krankheitserreger zu “fressen”, um diese unschädlich zu machen. Die Phagozyten werden daher auch als “Fresszellen” bezeichnet. Sie sind nur an strategisch wichtigen Stellen wie den Lymphknoten, der Lunge, dem Gehirn, der Leber und Niere, sowie im Blut und in der Milz postiert.
Des Weiteren zählen die natürlichen Killerzellen zu der unspezifischen Immunabwehr. Ihre Abwehrreaktion von Pathogenen ist anders als die von Phagozyten. Sie sind in der Lage, Virus-infizierte Zellen zu töten, indem sich die natürlichen Killerzellen an sie anlagern. Die natürlichen Killerzellen gehören zu den weißen Blutkörperchen, den Leukozyten.
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Immunsystem – spezifische Immunabwehr
Das spezifische, adaptive Immunsystem wird aktiviert, sobald die unspezifische Immunantwort überwunden wurde. Es handelt sich hierbei um eine erworbene Immunität, die im Laufe des Lebens “erlernt” wurde. Hierbei werden Informationen aus früheren Infektionen gespeichert und abgerufen, sobald ein neuer Erreger auftritt.
Die spezifische Immunantwort kann also Strukturen von Erregern erkennen, sofern diese bereits aufgetreten sind. Da es enorm viele verschiedene und vielfältige Krankheitserreger und Toxine gibt, sind ständige Anpassungs- und Speicherprozesse notwendig.
Merke: Während sich die Resistenz der unspezifischen Immunantwort gegenüber Erregern bei einer wiederholten Infektion nicht verbessert, kann die erworbene Immunantwort eine verbesserte Resistenz aufbauen.
Immunsystem Zellen
Die Lymphozyten sind die Zellen der erworbenen Immunantwort. Sie unterteilen sich in die T-Lymphozyten und B-Lymphozyten bzw. in die T-Zellen und B-Zellen:
| T-Lymphozyten | B-Lymphozyten |
|
|
Antikörper
Antikörper werden von B-Zellen hergestellt und besitzen die Fähigkeit, spezifische Antigene zu binden.
Antikörper sind komplexe Proteine, die als Abwehrstoffe gegen eine bestimmte Art von Erreger wirken. Sie können über Körperflüssigkeiten transportiert werden oder an Zellen gebunden sein. Die Immunreaktion durch Antikörper wird auch als humorale Immunreaktion bezeichnet.
Abbildung 1: Antikörper
Anhand der Abbildung kannst Du den Aufbau eines Antikörpers erkennen. Insgesamt bestehen die Antikörper aus vier Ketten. Einerseits aus den H-Ketten (heavy-chains) und andererseits aus den L-Ketten (light chains). Diese sind wiederum über Disulfidbrücken miteinander verbunden.
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Jeder Antikörper besitzt eine Antigenbindungsstelle, welche auch als Paratop bezeichnet wird. Dieses Paratop ist spezifisch für ein Antigen. Das Paratop bindet nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip das Epitop des Antigens. Da das Immunsystem aber Tausende von Antigenen erkennt, macht der Antikörper für ein bestimmtes Antigen nur einen Bruchteil der Gesamtheit an Antikörpern aus.
Antikörper erkennen nicht das gesamte Antigen, sondern nur bestimmte Strukturen, die sogenannten Antigen-Determinanten. Bei Viren identifizieren die Antikörper Strukturen wie Hüllproteine oder Rezeptormoleküle als körperfremd. Das Antigen wird nach der Identifizierung an der Antigenbindungsstelle gebunden und bekämpft.
Die Antikörper können auf verschiedene Weisen die Erreger bekämpfen. Unter anderem können Antikörper molekulare Strukturen der Antigene blockieren. Dabei zielen die Antikörper insbesondere auf infektiös wirkende Stellen des Antigens ab und machen diese unschädlich. Außerdem können Antikörper körperfremde Zellen besser erkenntlich für die unspezifische Immunabwehr bzw. für die T-Zellen machen, indem sie die körperfremden Zellen im Aggregat ansammeln. Anschließend können die Phagozyten die Erreger unschädlich machen.
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Immunsystem – Organe
Neben den Organen mit Barrierefunktion, die man dem angeborenen Immunsystem unterordnen kann, gibt es weitere Organe, die das Immunsystem unterstützen. Man spricht hierbei von “lymphatischen Organen” oder dem Lymphgefäßsystem.
In erster Linie zählen der Thymus und das Knochenmark zu den lymphatischen Organen. Hier reifen verschiedene Abwehrzellen wie die Lymphozyten und Phagozyten heran. Zudem zählen der Darm, die Milz und die Mandeln zum lymphatischen System. In diesen Organen sind besonders viele Abwehrzellen gespeichert. In der Milz können beispielsweise Pathogene und alte Blutzellen abgebaut werden.
Auch Organe wie die Lymphknoten spielen eine wichtige Rolle bei der Immunreaktion. In den Lymphknoten wird Flüssigkeit gefiltert und Schadstoffe werden hierbei von der Immunabwehr abgefangen.
Die wesentlichen Organe des Immunsystems kannst Du anhand der folgenden Grafik erkennen:
Abbildung 2: Organe des Immunsystems
Immunsystem – Immunisierung
Allgemein versteht man unter einer Immunisierung die Entwicklung von Immunität, also die Ausbildung einer Unempfindlichkeit gegenüber Krankheitserregern und Toxinen. Man unterscheidet bei einer Immunisierung zwischen einer aktiven und passiven Immunisierung.
Immunsystem – Aktive Immunisierung
Bei der aktiven Immunisierung werden abgeschwächte, veränderte oder abgetötete Erreger, die keine Krankheit mehr verursachen können oder deren Antigene zur Vorbeugung verabreicht. Der Körper kann Gedächtniszellen und Antikörper bilden, was zu einem Langzeitschutz gegen viele Erreger und Toxine führt.
Eine Impfung ist eine Methode, um die spezifische Immunantwort langfristig stärken und zu einer Immunisierung beizutragen. Bei einer Impfung wird das Immungedächtnis verbessert. Ein krankheitserregender Mikroorganismus oder ein Toxin werden für die Impfung so weit verändert, dass die Pathogenität, also das Hervorrufen einer Krankheit verhindert wird, jedoch die Fähigkeit, einen spezifischen Antikörper zu binden, nicht verloren geht.
Die Krankheit Diphtherie hat enorme Auswirkungen für den menschlichen Organismus, da das Bakterium Corynebacterium diphtheriae Toxine aussondert, die wiederum Muskelzellen angreifen. Somit kann die Atmung erschwert werden und es kann zu Herzversagen kommen. Durch eine Behandlung mit der chemischen Verbindung Formalin geht die Toxizität verloren, jedoch wird das antigene Epitop beibehalten. Eine Impfung mit dem behandelten Bakterium löst nun keine Krankheit mehr aus, allerdings kann das erworbene Immunsystem Informationen über das Antigen speichern und dieses in Zukunft schneller erkennen.
Immunsystem – Passive Immunisierung
Ist eine Krankheit bereits ausgebrochen, können spezifische Antikörper verabreicht werden, die die körpereigene Abwehr unterstützen sollen. Hierbei spricht man von der passiven Immunisierung. Nachteilig an der passiven Immunisierung ist, dass kein Immungedächtnis aufgebaut werden kann.
Immunsystem – Krankheiten
Das Immunsystem schützt im Normalfall vor schädlichen, infektiösen Erregern und verhindert den Ausbruch einer Krankheit. Doch das Immunsystem kann auch genau das Gegenteil bewirken. In manchen Fällen kann das Immunsystem nicht zwischen körpereigenen oder unschädlichen Zellen und schädlichen Fremdstoffen unterscheiden. Es kommt also zu fälschlichen Abwehrreaktion.
Immunsystem – Autoimmunerkrankungen
Bei Autoimmunerkrankungen geht das Immunsystem mit körpereigenen Zellen gegen gesundes Gewebe vor. Das Immunsystem greift dabei etwa die Haut, Organe oder Nervenzellen an und beschädigt diese. In solchen Fällen kann es zu einer chronischen Erkrankung kommen, da körpereigene Strukturen wie Krankheitserreger oder Toxine mit Antikörpern und T-Killerzellen bekämpft werden. Sie sind daher durchgehend entzündet.
Zu solchen Autoimmunerkrankungen zählen unter anderem Multiple Sklerose, rheumatoide Arthritis oder Diabetes Typ 1, sowie Morbus Crohn oder Colitis Ulcerosa. Aber auch das Acquired Immune Deficiency Syndrome, bekannt als “AIDS” zählt zu den Autoimmunerkrankungen.
In Deutschland sind allein etwa vier Millionen Menschen von Autoimmunerkrankungen betroffen.
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Immunsystem – Allergien
Unter einer Allergie versteht man eine übermäßige, krankhafte Abwehrreaktion des Immunsystems auf eigentlich harmlose Stoffe, die somit zu allergieauslösenden Stoff bzw. Allergenen werden.
Man unterscheidet:
- Kontaktallergene, z. B. Federn, Haare, Pollen
- Inhalationsallergene, z. B. Blütenpollen, Kot von Hausstaubmilben, Hautschuppen von Tieren (“Tierhaarallergie”)
- Nahrungsmittelallergene, z. B. Gluten
- Insektengifte, z. B. Bienen- und Wespengift
- allergene Medikamente, z. B. Antibiotika
Allein in Deutschland sind ca. 25 Millionen Menschen von Allergien betroffen. Die Tendenz der Anzahl der Betroffenen ist insbesondere in industrialisierten Ländern steigend. Um dieses Phänomen zu erklären, wurde die “Hygiene-Hypothese” formuliert, von der Du vielleicht schon einmal gehört hast. Die “Hygiene-Hypothese” beschreibt, dass Kinder, die in zivilisierten, sterilen Lebensräumen aufwachsen, zunehmend weniger mit Erregern konfrontiert werden. Laut der Hypothese habe dies negative Auswirkungen auf das Immunsystem, da häufiger Immunreaktionen gegen das eigene Immunsystem oder eigentlich harmlose Stoffe ablaufen. Während die Krankheiten, welche durch infektiöse Erreger ausgelöst werden, weniger oft auftreten, komme es zu einem Anstieg von chronischen Erkrankungen und Allergien durch zunehmende Hygiene. Die “Hygiene-Hypothese” schlägt außerdem vor, Kinder Antigenen auszusetzen, damit diese ein stärkeres Immunsystem ausbilden, wie es bei Kindern, die in einem vermeintlich “dreckigen” Umfeld aufwachsen, der Fall ist.
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Immunsystem - Das Wichtigste
- Das Immunsystem bildet das Abwehrsystem eines Organismus und schützt dieses vor körperfremden Stoffen und Substanzen.
- Die Reaktion des Immunsystems auf Pathogene bezeichnet man “Immunantwort”.
- Die Immunabwehr wird in spezifische und unspezifische Immunabwehr unterteilt.
- Eine Immunisierung soll die spezifische Immunantwort stärken und zur Entwicklung einer Immunität beitragen.
- Bei Autoimmunerkrankungen werden körpereigene Zellen fälschlicherweise als schädliche Fremdkörper identifiziert und vom Immunsystem bekämpft.
- Eine Allergie ist eine übermäßige Reaktion des Immunsystems auf eigentlich harmlose Stoffe.
Nachweise
- www.apotheken-umschau.de: Das Immunsystem. (16.06.2022)
- Herbert Hof; Rüdiger Dörries. (2009). Medzinische Mikrobiologie. Thieme.
- Emil R. Unanue; Baruj Benacerraf. (1987). Immunologie.de. Gruyter.
- www.gesundheitsforschung-bmbf.de: Wenn das Immunsystem zum Feind wird: Chronisch entzündliche Erkrankungen. (16.06.2022)
- www.stiftung-gesundheitswissen.de: Wie funktioniert das Immunsystem? (20.06.2022)
Welches Organ ist für das Immunsystem zuständig?
Insgesamt setzt sich das Immunsystem aus einem Zusammenspiel von verschiedenen Organen zusammen. Organe wie die Haut und die Schleimhäute dienen als erste Schutzbarriere gegen Krankheitserreger. Des Weiteren spielen die lymphatischen Organe eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr. Hierzu zählen Organe wie der Thymus und das Knochenmark, wo bestimmte Abwehrzellen heranreifen. In anderen lymphatischen Organen wie der Milz, den Mandeln oder den Lymphknoten werden Abwehrzellen gespeichert.
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Häufig gestellte Fragen zum Thema Immunsystem
Wie funktioniert das Immunsystem?
Das Immunsystem reagiert auf körperfremde Stoffe und Substanzen. Diese werden in manchen Fällen bereits durch die Schutzbarrieren des Immunsystems vom Organismus ferngehalten. Sobald die Krankheitserreger jedoch in den Körper eingedrungen sind, reagiert das Immunsystem zuerst durch die unspezifische Immunantwort und sofern dies nicht ausreicht, auch durch die spezifische Immunabwehr.
Welches Organ ist für das Immunsystem zuständig?
Insgesamt setzt sich das Immunsystem aus einem Zusammenspiel von verschiedenen Organen zusammen. Organe wie die Haut und die Schleimhäute dienen als erste Schutzbarriere gegen Krankheitserreger. Des Weiteren spielen die lymphatischen Organe eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr. Hierzu zählen Organe wie der Thymus und das Knochenmark, wo bestimmte Abwehrzellen heranreifen. In anderen lymphatischen Organen wie der Milz, den Mandeln oder den Lymphknoten werden Abwehrzellen gespeichert.
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